¿Cuáles son las relaciones entre el ángulo de ataque y la velocidad aerodinámica calibrada?

Me gustaría estimar el ángulo de ataque usando relaciones trigonométricas, es decir, AoA = arctan (w/u) componentes de velocidad aerodinámica (es decir, u, v, w). Cuando estoy considerando la velocidad 'x' del cuerpo (componente 'u'), ¿es necesario usar la velocidad aerodinámica indicada? En su lugar, me gustaría usar Calibrated Airspeed. Es aceptable? ¿Alguien podría despejarme la duda?

Su título es engañoso. La pregunta es bastante clara y válida, pero lo que la mayoría de la gente asumirá del título es algo así como "En vuelo normal, ¿cómo afectará el cambio de CAS al AoA?"

Respuestas (2)

Debe utilizar las mismas cantidades para ambas velocidades. Por lo general, esto será TAS.

Como ves, vas a utilizar una relación de velocidades: w/u. Esta relación debe ser adimensional y, además, las cantidades deben ser "compatibles". Para tales propósitos, no puede dividir significativamente IAS por TAS (o CAS) o, digamos, altitud por nivel de vuelo, aunque ambos se expresen en kt (o pies ). Son simplemente cantidades físicas diferentes.

Entonces, si "le gustaría" usar CAS para u, debe usar CAS para w. ¿Cómo lo conseguiste?

Si está tratando de determinar el AoA de esa manera en un avión real en vuelo, tendrá dificultades para medir w (velocidad aerodinámica normal del cuerpo). No hay sensor para eso. 1 Y si tuviera que imaginar algún tipo de tubo de Pitot vertical, su IAS tendría errores instrumentales muy diferentes a los del IAS directo "normal", lo que haría que estos dos IAS fueran "incompatibles", y necesitaría calibrarlo extensamente (y por lo tanto, use CAS).

Pero el siguiente problema es verificar qué es lo que CAS realmente intenta expresar. Normalmente , el piloto (así como el aerodinámico) está interesado en la velocidad aerodinámica (total) de la "trayectoria de vuelo" en lugar de la velocidad aerodinámica del "cuerpo hacia adelante". IAS mide esto último, pero la conversión estándar de CAS puede incluir la corrección del AoA, entre otras cosas. Si este es el caso, deberá usar arcsin en lugar de arctan (suponiendo que pueda obtener "CAS w").

En la práctica, se usa esta fórmula para obtener AoA al resolver numéricamente ecuaciones de movimiento. En este caso, naturalmente, tiene TAS en todas partes como la cantidad principal. Ni siquiera necesita CAS ni IAS, excepto para indicar al piloto, y tal vez como entrada para el piloto automático u otro equipo si lo está simulando.

1 Tenga en cuenta que el VSI mide la velocidad vertical (en el suelo, no en la estructura del cuerpo), y no es la velocidad del aire en absoluto.

Bien. Tengo algunas dudas más. 1) ¿Se muestra/disponible la velocidad aerodinámica real expresada en los ejes x, y, z en la computadora de un avión? Si quiero usar tanto el componente u como el w de TAS, ¿está disponible durante el vuelo? 2) Suponga que en ausencia/falla de los tubos de Pitot, ¿cuál puede ser la otra forma de estimar AoA/AoS?
@S.Prabhu, ya sea una computadora de aire o medidores antiguos, debe comenzar con los sensores: ¿qué se mide realmente ? Para la mayoría de los aviones GA, solo tiene un tubo de Pitot y un puerto estático (a menudo hay más de uno de estos últimos, pero generalmente se conectan juntos como una sola entrada). Esto implica que solo puede tener algo más cercano al "componente u de IAS", que usted (o la computadora) puede corregir a "componente u de CAS", y luego con algunas suposiciones sobre AoA , a "CAS total", y luego considerando los datos estáticos a "TAS total". No puedes tener AoA de manera confiable desde aquí.
En cuanto a su (2), merece una pregunta aparte. En general, la estimación de datos a partir de observaciones incompletas es un gran tema en sí mismo. No puede tener AoA en este caso, pero puede estimarlo si hace algunas suposiciones, la primera de las cuales es el rendimiento de su aeronave. Digamos, si conoce la configuración actual de peso y potencia, y vuela recto y nivelado, puede deducir de manera bastante confiable AoA y CAS para este avión específico.
1) He visto en algunos artículos que estimaron el AOA utilizando las velocidades gps 'z' y 'x' (representadas en el marco del cuerpo). ¿Funcionará en aplicaciones en tiempo real? 2) Noté algunos aviones con múltiples agujeros estáticos en el fuselaje. En general, ¿cómo se alimenta la entrada de presión estática a adc? ¿Tomando el promedio de todos los agujeros o entradas individuales/seleccionadas consideradas?
@S.Prabhu, todas estas son preguntas valiosas que merecen algo mejor que ser discutidas en comentarios de 500 caracteres. Para (1), será válido solo en aire en calma (y eso es antes de comenzar con la cuestión de la precisión). Para (2), de manera diferente (ya mencioné la disposición más común), pero si cree que podría usar la diferencia entre izquierda y derecha para estimar el deslizamiento lateral, tiene razón.
Una duda más señor. Estimación de AoA utilizando la diferencia del ángulo de cabeceo y el ángulo de la trayectoria de vuelo (es decir, θ-γ). ¿Funcionará? Solo para una copia de seguridad cuando todos los sensores AoA redundantes no están disponibles/fallaron...
@S.Prabhu, incluso esta no es una pregunta trivial. ¿"Trabajar" para qué? Matemáticamente, "funcionará" en aire quieto. Pero no se puede ignorar el viento en la mayoría de los casos. Entonces, ¿cómo se mide el ángulo de la trayectoria de vuelo? ¿GPS? Estos son datos muy "lentos", mientras que AoA es una de las señales "más rápidas" (cambia muy rápidamente, por ejemplo, en una ráfaga).
Pensé en usar la fórmula, γ = sen^-1(RoC/Velocidad del avión) para calcular el FPA. Estoy tratando de hacer un algoritmo para la acomodación de fallas de los sensores AoA con instrumentos/sensores alternativos disponibles a bordo (por ejemplo, sensor de velocidad aerodinámica, giroscopios). El objetivo final es evitar que el aire acondicionado se detenga y aterrizar en el aeropuerto cercano de manera segura. ¿Podría compartirme cuáles son los puntos importantes a considerar en este caso (acomodo fallido)? Creo que sus valiosos comentarios pueden ayudar a mejorar mi conocimiento.
@S.Prabhu, hágalo como una pregunta separada. Deberá enumerar los escenarios/fallos de los que desea protegerse y sus ideas sobre cómo solucionarlos.
OK señor. ¿Puedo tener tu dirección de correo electrónico?
@S.Prabhu, no, pregunte aquí, en SE. Aquí hay mucha gente competente.
OK señor. Gracias por tu paciencia y responder todas mis dudas.

La velocidad aérea calibrada es esencialmente la velocidad aérea indicada con las correcciones aplicadas, por lo que debería estar bien para lo que parece que estás haciendo.

¿Cuáles son las relaciones entre el ángulo de ataque y la velocidad aerodinámica calibrada?
RespuestasAquíPolítica de privacidad1y, 0v